CN111579134A - 超声波压力检测模组及其检测方法、电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种超声波压力检测模组，其包括用于供手指触控按压的盖板、设置于盖板下方的超声波传感器，及电连接于超声波传感器的处理器；超声波传感器用于向手指发射频率低于预设频率的第一超声波信号，并接收经手指与盖板的接触部分反射的第二超声波信号；处理器用于控制超声波传感器发射第一超声波信号，并获取第二超声波信号以根据第二超声波信号的强度得出手指按压盖板的压力值；其中，第二超声波信号的强度随手指与盖板的接触面积的变化而变化，二者呈正比；手指与盖板的接触面积随手指按压盖板的压力值的变化而变化，二者也呈正比。本发明还提一种所述超声波压力检测模组的检测方法及包括所述超声波压力检测模组的电子设备。

Description

超声波压力检测模组及其检测方法、电子设备

技术领域

本发明属于压力检测技术领域，尤其涉及一种超声波压力检测模组及其检测方法，以及包括所述超声波压力检测模组的电子设备。

背景技术

声波在相互接触的两种介质中传播时，会在所述两种介质的接触面处反生反射。若所述两种介质的接触面积较大，一般的，声波的反射系数被认为是一个定值，其大小仅与所述两种介质的声阻抗有关；但是，若所述两种介质的接触面积有限，声波的反射系数则和所述两种介质的声阻抗、及其接触面积都有关系，接触面积越大，反射系数越大。

发明内容

基于此，本发明提供一种超声波压力检测模组及其检测方法、电子设备，根据按压力与按压接触面积之间的对应关系、反射信号强度与按压接触面积之间的对应关系，实现触控按压的压力检测。

本发明一方面提供一种超声波压力检测模组，用于手指的触控按压压力检测，所述超声波压力检测模组包括用于供手指触控按压的盖板、设置于所述盖板下方的超声波传感器，及电连接于所述超声波传感器的处理器；所述超声波传感器用于向手指发射频率低于预设频率的第一超声波信号，并接收经手指与所述盖板的接触部分反射的第二超声波信号；所述处理器用于控制所述超声波传感器发射所述第一超声波信号，并获取所述第二超声波信号以根据所述第二超声波信号的强度得出手指按压所述盖板的压力值；其中，所述第二超声波信号的强度随手指与所述盖板的接触面积的变化而变化，二者呈正比；手指与所述盖板的接触面积随手指按压所述盖板的压力值的变化而变化，二者也呈正比。

其中，所述第二超声波信号的强度、手指与所述盖板的接触面积二者之间满足对应关系：

手指与所述盖板的接触面积、手指按压所述盖板的压力值二者之间满足对应关系：

A＝S(f,β)，

所述V_i为所述第二超声波信号的强度，所述V₀为所述第一超声波信号的强度，所述A为手指与所述盖板的接触面积，所述Z₁、Z₂分别为手指和所述盖板的声阻抗，所述S为A的计算函数，所述f为手指按压所述盖板的压力值，所述β为手指特性参数。

上述超声波压力检测模组中，通过所述超声波传感器向手指发射所述第一超声波信号、并接收经手指与所述盖板的接触部分反射的所述第二超声波信号，所述处理器即可根据所述第二超声波信号的强度、手指与所述盖板的接触面积、手指按压所述盖板的压力值之间的对应关系反推得出手指按压所述盖板的压力值，从而实现压力检测功能。

优选地，在其中一实施例中，所述预设频率的取值范围为1MHz-2MHz。由于所述第一超声波信号的频率不高于2MHz，穿透力强、衰减少且分辨率低，有利于获取准确可靠的所述第二超声波信号，反推得到的手指按压所述盖板的压力值也更准确。

进一步地，在其中一实施例中，所述超声波压力检测模组还包括电连接于所述处理器的指纹识别元件，所述指纹识别元件用于在手指按压所述盖板时采集该手指的指纹信息并将所述指纹信息转换成电信号，所述处理器根据所述电信号识别所述指纹信息；在所述指纹信息识别为匹配的指纹信息时，所述处理器控制所述超声波压力传感器向手指发射所述第一超声波信号以检测手指按压所述盖板的压力值。通过设置所述指纹别元件，可以使所述超声波压力检测模组实现指纹识别功能，以用于执行解锁、唤醒等操作，而且将指纹识别及压力检测功能结合在一起时，所述超声波压力检测模组还可以满足多种应用需求，实用性更强；此外，在所述指纹信息识别为匹配的指纹信息时，所述超声波压力检测模组才用于手指的触控按压压力检测，可以防止所述盖板被非匹配的手指或者其他事物误触时进行压力检测，有利于节省能耗。

优选地，在其中一实施例中，所述指纹识别元件设置于所述盖板及所述超声波传感器之间。手指距离所述指纹识别元件较近，有利于获取较为准确的指纹信息。

另一方面，本发明还提供一种超声波压力检测方法，用于一种超声波压力检测模组，所述超声波压力检测模组包括盖板、设置于所述盖板下方的超声波传感器，及电连接于所述超声波传感器的处理器，所述超声波压力检测方法包括：在手指按压所述盖板时，控制所述超声波传感器向手指发射频率低于预设频率的第一超声波信号；接收所述第一超声波信号经手指与所述盖板的接触部分反射的第二超声波信号；及根据所述第二超声波信号的强度得出手指按压所述盖板的压力值。

其中，所述第二超声波信号的强度、手指与所述盖板的接触面积，二者之间满足对应关系：

手指与所述盖板的接触面积、手指按压所述盖板的压力值，二者之间满足对应关系：

A＝S(f,β)，

所述V_i为所述第二超声波信号的强度，所述V₀为所述第一超声波信号的强度，所述A为手指与所述盖板的接触面积，所述Z₁、Z₂分别为手指和所述盖板的声阻抗，所述S为A的计算函数，所述f为手指按压所述盖板的压力值，所述β为手指特性参数。

上述超声波压力检测方法中，通过所述超声波传感器向手指发射所述第一超声波信号、并接收经手指与所述盖板的接触部分反射的所述第二超声波信号，所述处理器即可根据所述第二超声波信号的强度、手指与所述盖板的接触面积、手指按压所述盖板的压力值之间的对应关系反推得出手指按压所述盖板的压力值，从而实现压力检测。

优选地，在其中一实施例中，所述预设频率的取值范围为1MHz-2MHz。由于所述第一超声波信号的频率不高于2MHz，穿透力强、衰减少且分辨率低，有利于获取准确可靠的所述第二超声波信号，反推得到的手指按压所述盖板的压力值也更准确。

进一步地，在其中一实施例中，所述超声波压力检测模组还包括电连接于所述处理器的指纹识别元件，所述“在手指按压所述盖板时，控制所述超声波传感器向手指发射频率低于预设频率的第一超声波信号”包括：在手指按压所述盖板时，控制所述指纹识别元件采集该手指的指纹信息并将所述指纹信息转换成电信号；根据所述电信号识别所述指纹信息，并在所述指纹信息识别为匹配的指纹信息时，控制所述超声波压力传感器向手指发射所述第一超声波信号。

上述超声波压力检测方法中，在所述指纹信息识别为匹配的指纹信息时，所述超声波压力检测模组才用于手指的触控按压压力检测，可以防止所述盖板被非匹配的手指或者其他事物误触时进行压力检测，有利于节省能耗。

再一方面，本发明还提供一种电子设备，包括上述任一实施例中的超声波压力检测模组，所述超声波压力检测模组设置于所述电子设备的正面、背面或者侧面。所述电子设备可以通过所述超声波压力检测模组实现手指的触控按压压力检测，而且，所述超声波压力检测模组设置有指纹别元件时，还可以实现指纹识别功能，结合指纹识别及压力检测功能，可以满足多种应用需求，实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明其中一实施例提供的电子设备的结构示意图。

图2是本发明其中一实施例提供的超声波压力检测模组的剖面示意图。

图3是本发明其中一实施例提供的超声波压力检测方法的流程图。

图4是图3中步骤S1的子流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

请参阅图1，本发明的其中一实施例提供一种电子设备1000，其包括壳体100、显示屏200、控制器300、存储器400以及超声波压力检测模组500。所述显示屏200安装于所述壳体100上，所述壳体100与所述显示屏200共同围设形成一容纳腔，所述控制器300、所述存储器400及所述超声波压力检测模组500等电子元器件容置于所述容纳腔中，且所述控制器300与所述存储器400及所述超声波压力检测模组500电连接。需要说明的是，所述电子设备1000还包括扬声器、摄像头、天线、电路板等其他电子元器件，因与本发明的改进和创造无关，故不在此赘述。

其中，所述电子设备1000包括但不限于手机、平板电脑、Web浏览器、可穿戴设备等智能设备；所述控制器300包括但不限于中央处理器、数字信号处理器、微处理器、微控制器、单片机等控制元件；所述存储器400包括但不限于高速随机存取存储器、内存条、固态存储器等存储元件。本实施例中，所述电子设备1000为手机，所述控制器300为中央处理器，所述存储器400为固态存储器。

请参阅图2，所述超声波压力检测模组500用于手指的触控按压压力检测，其包括盖板10、设置于所述盖板10下方的超声波传感器20，以及电连接于所述超声波传感器20的处理器(图中未示)。可以理解的是，所述处理器可以是独立于所述控制器300之外的其他处理器，也可以是所述控制器300本身。本实施例中，所述处理器即为所述电子设备1000的控制器300。

其中，所述盖板10外露以供用户的手指触控按压；所述超声波传感器20用于向手指发射频率低于预设频率的第一超声波信号，并接收经手指与所述盖板10的接触部分反射的第二超声波信号；所述处理器用于控制所述超声波传感器20发射所述第一超声波信号，并获取所述第二超声波信号以根据所述第二超声波信号的强度得出手指按压所述盖板10的压力值，以实现压力检测功能。

具体地，所述处理器根据所述第二超声波信号的强度得出手指按压所述盖板10的压力值的分析过程如下：

根据声波的反射特性可知，两种传声介质的接触面无限大时，声波在所述两种传声介质的界面处的反射系数r可表示为：

其中，Z₁和Z₂分别表示两种传声介质的声阻抗。根据公式(1)可知，两种传声介质的接触面无限大时，声波在二者的接触面处的反射系数r仅和所述两种传声介质的声阻抗有关，而传声介质的声阻抗一般是固定的，因此，反射系数r是一个定值。

但是，当两种传声介质的接触面有限时，声波在所述两种传声介质的接触面处的反射系数R则需要考虑所述两种传声介质的接触面积A的影响，其反射系数R可表示为：

根据公式(2)可知，两种传声介质的接触面无限大时，声波在二者的接触面处的反射系数R与所述两种传声介质的声阻抗、及所述两种传声介质的接触面积A均有关；所述两种传声介质的声阻抗固定，所述两种传声介质的接触面积A越大，声波在其界面处的反射系数R越大，即二者呈正比。

本发明中，用户的手指、所述盖板10即可视为两种传声介质，该两种传声介质的接触面有限，因此，超声波信号在手指与所述盖板10的接触部分的反射系数R随手指与所述盖板10的接触部分的接触面积A的变化而变化，即，二者呈正比。一般地，手指在按压所述盖板10时，手指与所述盖板10的接触面积A与手指按压所述盖板10的压力值f及用户的手指特性β(例如手指的脂肪层含量、男女手指的差异等)有关，因此，接触面积A可以表示为：

A＝S(f,β) (3)

其中，S是接触面积A的计算函数，可以通过多次测试采样，然后进行曲线拟合得到。可以理解的是，同一个人的手指特性β是固定的，不同人之间的手指特性β的差异也较小，因此，在函数S的测试采样及拟合过程中，手指特性参数β可视为定值，用户的手指按压所述盖板10时的接触面积A会随手指按压所述盖板10的压力值f的变化而变化，二者之间呈正比例关系，即按压力的压力值f越大，手指按压所述盖板10时的接触面积A越大。

再者，反射系数R也可以定义为两种传声介质接触面处的反射声波信号的强度V_i与入射声波信号的强度V₀的比值，即：

综合公式(2)至公式(4)可以得到反射声波信号的强度V_i的推算公式：

可以理解的是，本发明中，所述超声波传感器20向手指发射的第一超声波信号即为手指与所述盖板10的接触部分的入射声波信号，经手指与所述盖板10的接触部分反射的所述第二超声波信号即为相应的反射声波信号，因此，由公式(5)可知，当入射声波信号的强度V₀一定时，反射声波信号的强度V_i与反射界面处的接触面积A呈正比，即手指与所述盖板10的接触面积A与所述第二超声波信号的强度呈正比；进一步而言，反射声波信号的强度V_i与手指按压所述盖板10的压力值f呈正比，即，反射声波信号的强度V_i与手指按压所述盖板10的按压力f存在对应关系，也即，所述第二超声波信号的强度与手指按压所述盖板10的压力值之间存在对应关系。需要说明的是，本发明中，所述存储器400中存储有所述第二超声波信号的强度与手指按压所述盖板10的压力值f之间的对应信息，因此，当所述处理器获取所述第二超声波信号后，所述处理器可以将所述第二超声波信号的强度与所述对应信息进行比对，根据比对结果就可以反推得到手指按压所述盖板10的压力值f。

如上分析，本发明中，所述处理器根据所述第二超声波信号的强度即可反推得到手指按压所述盖板10的压力值f。

其中，所述第一超声波信号的频率低于预设频率，具体地，所述预设频率的取值范围优选为1MHz-2MHz，更优地，本实施例中，所述预设频率为1MHz。换言之，所述第一超声波信号为低于1MHz的低频率超声波信号。

可以理解的是，相比于高频率超声波信号，低频率的第一超声波信号穿透能力强，在穿透所述盖板10与所述超声波传感器20之间的物质及所述盖板10的过程中，低频率的第一超声波信号衰减少，因此，手指与所述盖板10的接触部分的入射声波信号的强度较强，使得经手指与所述盖板10的接触部分反射回来的反射声波信号也较强；再者，经手指与所述盖板10的接触部分反射回来的反射声波信号实际包括经指纹脊部分反射和经指纹谷部分反射的两种声波信号，指纹谷存在空气时，经指纹谷反射回来的声波信号是通过空气反射的，而经指纹脊反射回来的声波信号是通过手指反射的，该两种声波信号不同，若采用高频率的第一超声波信号，其分辨率高，可以明显区分出所述两种不同的声波信号，但是手指按压所述盖板10导致存在空气的指纹谷部分的多少是不可控的，因此会导致获取的反射声波信号的强度不可靠，不同的是，低频率的第一超声波信号分辨率低，不会区分所述两种反射声波信号，而是将经手指与所述盖板10的接触部分反射回来的声波信号识别为同一种反射声波信号，获取的反射声波信号(即第二超声波信号)的强度可靠性高；综上所述，采用低频率的第一超声波信号更有利于获取准确可靠的第二超声波信号，进而反推得到更准确的手指按压所述盖板10的压力值。

进一步地，如图2所示，本实施例中，所述超声波压力检测模组500还包括电连接于所述处理器的指纹识别元件30，所述指纹识别元件30用于在手指按压所述盖板10时采集该手指的指纹信息并将所述指纹信息转换成电信号，所述处理器根据所述电信号识别所述指纹信息。其中，所述指纹识别元件30为光学式指纹传感器、电容式指纹传感器、超声波式指纹传感器、电感式指纹传感器或者射频式指纹传感器等指纹传感器中的至少一种。本实施例中，所述指纹识别元件30为电容式指纹传感器。需要说明的是，在其他实施例中，所述指纹识别元件30采用超声波传感器采集指纹信息时，该超声波传感器发射的为高频率的超声波信号，以获取完整、清晰的指纹信息。

优选地，所述指纹识别元件30设置于所述盖板10及所述超声波传感器20之间，手指按压所述盖板10时，手指距离所述指纹识别元件30较近，有利于获取较为准确的指纹信息。

可以理解的是，所述电子设备1000的存储器400中可以存储多个预设指纹信息，所述处理器将识别到的指纹信息与预设指纹信息进行比对，当所述指纹信息与预设指纹信息匹配时，所述处理器可以控制电子设备1000执行解锁、唤醒等操作。

优选地，本实施例中，在所述指纹信息识别为匹配的指纹信息时，所述处理器控制所述超声波压力传感器20向手指发射所述第一超声波信号以检测手指按压所述盖板10的压力值，从而可以防止所述盖板10被非匹配的手指或者其他事物误触时进行压力检测，节省所述电子设备1000的运行能耗。

如图2所示，本实施例中，所述超声波压力检测模组500还包括一补强板40，所述指纹识别元件30和所述超声波传感器20分别位于所述补强板40相背的两侧。具体地，所述指纹识别元件30通过阵列排布的若干焊接球50焊接于一第一柔性电路板61，所述第一柔性电路板61通过粘接的方式固定于所述补强板40面朝所述盖板10的一侧；所述超声波传感器20设置于一第二柔性电路板62面朝所述补强板40的一侧，所述超声波传感器20背朝所述第二柔性电路板62的一侧通过粘接的方式固定于所述补强板40背朝所述盖板10的一侧，使得所述指纹识别元件30和所述超声波传感器20分别固定于所述补强板40相对的两侧。其中，所述第一柔性电路板61和所述第二柔性电路板62分别电连接于所述处理器(图中未示)，使得所述指纹识别元件30和所述超声波传感器20分别电连接于所述处理器。

在其他实施例中，可以不设置第二柔性电路板62，所述指纹识别元件30和所述超声波传感器20通过同一个第一柔性电路板61引出至电连接于所述处理器，使得所述指纹识别元件30和所述超声波传感器20产生的信号能更好的被所述处理器同步处理。具体地，所述补强板40可以开设至少一通孔，所述超声波传感器20通过穿过至少一所述通孔的至少一连接线电连接于所述第一柔性电路板61，所述指纹识别元件30和所述超声波传感器20仍然分别位于所述补强板40相背的两侧。

补强板40可以防止第一柔性电路板61产生卷曲等缺陷，从而避免所述指纹识别元件30与所述第一柔性电路板61的连接失效，使得所述指纹识别元件30正常工作的可靠性更高；再者，将所述超声波传感器20设置于所述补强板40背朝所述盖板10的一侧，所述超声波传感器20的安装空间较大，有利于所述超声波传感器20的安装。其中，所述补强板40由硬质材料制成，例如不锈钢，从而使得补强板40具有较好的支撑作用。

此外，如图2所示，本实施例中，所述超声波压力检测模组500还包括包覆所述指纹识别元件30的填充层70，所述填充层70可以起到保护和稳固所述指纹识别元件30的作用。本实施例中，所述填充层70具体可以是环氧树脂模塑料。

所述盖板10通过粘接的方式固定于所述填充层70上，所述盖板10、所述指纹识别元件30及所述超声波传感器20自上而下设置，优选地，所述指纹识别元件30及所述超声波传感器20均位于所述盖板10的正下方，使得用户的手指在按压所述盖板10时，所述指纹识别元件30能够准确地采集较为完整的指纹信息，所述超声波传感器20能够垂直地向手指发射所述第一超声波信号以利于检测手指按压所述盖板10的压力值。

其中，所述盖板10的材质可以是陶瓷、玻璃、涂层或者蓝宝石材料。本实施例中，所述盖板10采用涂层材料，涂层较薄，有利于提高所述指纹识别元件30采集指纹信息的灵敏度。

需要说明的是，所述超声波压力检测模组500还包括用于将所述超声波压力检测模组500固定于电子设备1000上的固定结构，例如，在一些实施方式中，所述固定结构可以是装饰圈，所述装饰圈通过粘接的方式固定连接所述第一柔性电路板61背朝所述补强板40的一侧。所述盖板10、所述填充层70及所述指纹识别元件30均收容于所述装饰圈的中心孔内，所述盖板10与所述装饰圈远离所述第一柔性电路板61的一端的端面大致平齐，所述装饰圈可以嵌设于所述电子设备1000，从而将所述超声波压力检测模组500固定于所述电子设备1000的正面、背面或者侧面。

具体地，如图1所示，本实施例中，所述超声波压力检测模组500设置于所述电子设备1000的右侧面，所述壳体100的右边框对应所述超声波压力检测模组500的区域开设有连通前述容纳腔的开槽，所述超声波压力检测模组500可以通过装饰圈等固定结构固定于所述开槽处，所述超声波压力检测模组500容置于所述容纳腔内且部分收容于所述开槽中，所述盖板10通过所述开槽外露，以供用户的手指按压。在其他实施例中，所述超声波压力检测模组500可以设置于所述电子设备1000的左侧面，所述壳体100的左边框对应开设开槽以供所述盖板10外露。

在其他实施例中，所述超声波压力检测模组500也可以设置于所述电子设备1000的正面或者背面，所述显示屏200或者所述壳体100对应开设开槽以供所述盖板10外露。当然，所述超声波压力检测模组500的指纹识别元件30采用屏下指纹识别技术时，即所述指纹识别元件30为超声波指纹传感器或者光学指纹传感器，所述显示屏200可以不开设开槽，所述显示屏200为全面屏。

本实施例中，所述超声波压力检测模组500设置于所述电子设备1000的侧面，不仅有利于提高所述电子设备1000的屏占比，而且有利于用户在握持所述电子设备1000时按压所述超声波压力检测模组500以执行相应的触控操作。

具体地，本发明的一些实施例中，所述处理器还可以根据手指按压所述盖板10的压力值从多个触控操作指令中确定目标操作指令，所述处理器根据不同的目标操作指令控制所述电子设备1000执行不同的操作。例如，在一些具体的实施方式中，当压力值大于第一压力阈值时，所述处理器根据所述压力值确定第一操作指令；当压力值大于第二压力阈值时，所述处理器根据所述压力值确定第二操作指令。其中，所述第一压力阈值小于所述第二压力阈值，多个预设压力阈值可以存储于所述存储器400中；所述多个触控操作指令包括确定、取消、进入预设应用程序、进入分屏界面、清理后台应用程序、返回主页等操作指令中的至少两项，所述第一操作指令和所述第二操作指令为不同的两项指令。当然，在其他实施方式中，还可以预设第三压力阈值或者更多个压力阈值，以对应确定第三操作指令或者更多的操作指令。可以理解的是，所述处理器根据手指按压所述盖板10的压力值确定目标操作指令时，用户可以用任意匹配的手指去按压所述盖板10，只要压力值超过预设的压力阈值即可。

优选地，本发明中，所述显示屏200电连接于所述处理器，所述处理器可以控制所述显示屏200实时显示手指按压所述盖板10的压力值，例如通过数字的方式显示压力值，以提醒用户按压所述盖板10的实时按压力，从而有利于用户控制手指的按压力度以确定目标操作指令。

在另一些实施例中，所述处理器还用于根据识别的指纹信息以及手指按压所述盖板10的压力值从多个触控操作指令中确定目标操作指令，即所述处理器需要结合指纹信息和压力值确定目标操作指令。例如，在一些具体的实施方式中，当指纹信息识别为第一指纹信息，且压力值大于第一压力阈值时，所述处理器根据所述第一指纹信息及所述压力值确定第一操作指令；当指纹信息识别为第二指纹信息，且压力值大于第二压力阈值时，所述处理器根据所述第二指纹信息及压力值确定第二操作指令。其中，所述第一指纹信息和所述第二指纹信息为不同手指的指纹信息，例如，分别为用户的食指和中指，不同手指的多个预设指纹信息可以存储于所述存储器400中。

在其他实施例中，所述处理器还可以根据识别的指纹信息从多个触控操作指令中确定目标操作指令，用户每一个可识别的手指对应设置一个目标操作指令。

需要说明的是，上述实施例仅是部分举例，本发明的实施例还可以根据不同指纹信息、不同压力值及不同按压时间的多种组合自由设置不同的目标操作指令，从而实现更多的快捷操作，以满足用户更多的应用需求。

请参阅图3，为本发明其中一实施例中的超声波压力检测方法的流程图。所述超声波压力检测方法可应用于前述的超声波压力检测模组500，所述超声波压力检测模组500用于手指的触控按压压力检测，其包括盖板10、设置于所述盖板10下方的超声波传感器20，及电连接于所述超声波传感器20的处理器。如图3所示，所述超声波压力检测方法具体包括如下步骤：

在手指按压所述盖板10时，控制所述超声波传感器20向手指发射频率低于预设频率的第一超声波信号(S1)。

接收所述第一超声波信号经手指与所述盖板10的接触部分反射的第二超声波信号(S2)。

根据所述第二超声波信号的强度得出手指按压所述盖板10的压力值。

其中，所述预设频率的取值范围优选为1MHz-2MHz，更优地，所述预设频率为1MHz。也即是说，本实施例中，所述第一超声波信号为低于1MHz的低频率超声波信号，相比于高频率的超声波信号，低频率的第一超声波信号经手指与所述盖板10的接触部分反射后，有利于获取更强、更准确的第二超声波信号。

其中，第二超声波信号的强度和手指与所述盖板10的接触面积呈正比，手指与所述盖板10的接触面积和手指与所述盖板10的压力值呈正比。

具体地，所述第二超声波信号的强度和手指与所述盖板10的接触面积满足对应关系：

手指与所述盖板10的接触面积和手指按压所述盖板的压力值满足对应关系：

A＝S(f,β)，

其中，所述V_i为所述第二超声波信号的强度，所述V₀为所述第一超声波信号的强度，所述A为手指与所述盖板的接触面积，所述Z₁、Z₂分别为手指和所述盖板的声阻抗，所述S为A的计算函数，所述f为手指按压所述盖板的压力值，所述β为手指特性参数。

由上述两个关系式可知，当所述第二超声波信号的强度V_i已知时，根据所述第二超声波信号的强度V_i和手指与所述盖板10的接触面积A之间的对应关系、手指与所述盖板10的接触面积A和手指按压所述盖板10的压力值f之间的关系即可反推得出手指按压盖板10的压力值f，从而实现手指触控按压所述盖板10的压力检测。

进一步地，请参阅图4，为图3中步骤S1的子流程图。本实施例中，所述超声波压力检测模500还包括电连接于所述处理器的指纹识别元件30，所述“在手指按压所述盖板10时，控制所述超声波传感器20向手指发射频率低于预设频率的第一超声波信号”具体包括步骤：

在手指按压所述盖板10时，控制所述指纹识别元件30采集该手指的指纹信息并将所述指纹信息转换成电信号(S11)。

根据所述电信号识别所述指纹信息，并在所述指纹信息识别为匹配的指纹信息时，控制所述超声波压力传感器20向手指发射所述第一超声波信号(S12)。

其中，所述匹配的指纹信息为存储于与所述处理器电连接的存储器400中的多个预设指纹信息中的一个。本实施例中，在指纹识别匹配后再控制所述所述超声波压力传感器20向手指发射所述第一超声波信号以检测手指按压所述盖板10的压力值，可以防止所述电子设备1000放置于口袋内所述盖板10被误触时进行压力检测，有利于节省所述电子设备1000的运行能耗。

其中，所述指纹识别元件30为光学式指纹传感器、电容式指纹传感器、超声波式指纹传感器、电感式指纹传感器或者射频式指纹传感器等指纹传感器中的至少一种。

需要说明的是，本发明提供的所述超声波压力检测方法应用于前述的超声波压力检测模组500中，其执行的方法步骤与前述的超声波压力检测模组500执行的功能相对应，更具体的描述可以参考前述的超声波压力检测模组500的相关内容。

以上是本发明实施例的实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例原理的前提下，还可以做出多个改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种超声波压力检测模组，用于手指的触控按压压力检测，其特征在于，包括：

盖板，用于供手指触控按压；

超声波传感器，设置于所述盖板的下方，所述超声波传感器用于向手指发射频率低于预设频率的第一超声波信号，并接收经手指与所述盖板的接触部分反射的第二超声波信号；及

处理器，电连接于所述超声波传感器，所述处理器用于控制所述超声波传感器发射所述第一超声波信号，并获取所述第二超声波信号，以根据所述第二超声波信号的强度得出手指按压所述盖板的压力值；

其中，所述第二超声波信号的强度随手指与所述盖板的接触面积的变化而变化，二者呈正比；手指与所述盖板的接触面积随手指按压所述盖板的压力值的变化而变化，二者也呈正比。

2.如权利要求1所述的超声波压力检测模组，其特征在于，所述预设频率的取值范围为1MHz-2MHz。

3.如权利要求1所述的超声波压力检测模组，其特征在于，所述第二超声波信号的强度、手指与所述盖板的接触面积二者之间满足对应关系：

手指与所述盖板的接触面积、手指按压所述盖板的压力值二者之间满足对应关系：

A＝S(f,β)，

其中，所述V_i为所述第二超声波信号的强度，所述V₀为所述第一超声波信号的强度，所述A为手指与所述盖板的接触面积，所述Z₁、Z₂分别为手指和所述盖板的声阻抗，所述S为A的计算函数，所述f为手指按压所述盖板的压力值，所述β为手指特性参数。

4.如权利要求1所述的超声波压力检测模组，其特征在于，还包括电连接于所述处理器的指纹识别元件，用于在手指按压所述盖板时采集该手指的指纹信息并将所述指纹信息转换成电信号，所述处理器根据所述电信号识别所述指纹信息；

在所述指纹信息识别为匹配的指纹信息时，所述处理器控制所述超声波压力传感器向手指发射所述第一超声波信号以检测手指按压所述盖板的压力值。

5.如权利要求4所述的超声波压力检测模组，其特征在于，所述指纹识别元件设置于所述盖板与所述超声波传感器之间。

6.一种超声波压力检测方法，用于如权利要求1所述的超声波压力检测模组，其特征在于，包括：

在手指按压所述盖板时，控制所述超声波传感器向手指发射频率低于预设频率的第一超声波信号；

接收所述第一超声波信号经手指与所述盖板的接触部分反射的第二超声波信号；及

根据所述第二超声波信号的强度得出手指按压所述盖板的压力值。

7.如权利要求6所述的超声波压力检测方法，其特征在于，所述预设频率的取值范围为1MHz-2MHz。

8.如权利要求6所述的超声波压力检测方法，其特征在于，所述第二超声波信号的强度、手指与所述盖板的接触面积二者之间满足对应关系：

手指与所述盖板的接触面积、手指按压所述盖板的压力值二者之间满足对应关系：

A＝S(f,β)，

其中，所述V_i为所述第二超声波信号的强度，所述V₀为所述第一超声波信号的强度，所述A为手指与所述盖板的接触面积，所述Z₁、Z₂分别为手指和所述盖板的声阻抗，所述S为A的计算函数，所述f为手指按压所述盖板的压力值，所述β为手指特性参数。

9.如权利要求6所述的超声波压力检测方法，其特征在于，所述超声波压力检测模组还包括电连接于所述处理器的指纹识别元件，所述“在手指按压所述盖板时，控制所述超声波传感器向手指发射频率低于预设频率的第一超声波信号”包括：

在手指按压所述盖板时，控制所述指纹识别元件采集该手指的指纹信息并将所述指纹信息转换成电信号；

根据所述电信号识别所述指纹信息，并在所述指纹信息识别为匹配的指纹信息时，控制所述超声波压力传感器向手指发射所述第一超声波信号。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至5任一项所述的超声波压力检测模组，所述超声波压力检测模组设置于所述电子设备的正面、背面或者侧面。

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